Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
2460.pdf
Скачиваний:
53
Добавлен:
07.01.2021
Размер:
10.15 Mб
Скачать

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ВЕНТИЛЯТОРАХ

По конструкции и принципу действия вентиляторы делятся на два основных типа – радиальные (центробежные) и осевые. Существует также ряд модификаций радиальных вентиляторов диагональные, диаметральные (тангенциальные), дисковые и другие. В системах вентиляции и теплоэнергетических установках чаще всего применя-

Свращен которого воздух, поступающий через входной патрубок 1, попадает в межлопаточные каналы колеса и под действием центро-

ются рад альные, осевые и диаметральные вентиляторы.

Рад альный вент лятор конструктивно (рис. 1.1) представляет собой расположенное в спиральном корпусе 3 рабочее колесо 6, при

ниивозрастают.

бежной с лы перемещается по этим каналам, собирается в спиральном корпусе далее подается в выходной патрубок 2. При прохождегаза через ра очее колесо его давление и кинетическая энергия

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

Д

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

И

3

5

Рис. 1.1. Радиальный вентилятор: 1– входной патрубок; 2 – выходной патрубок; 3 – корпус; 4 – электродвигатель;

5 – станина; 6 – рабочее колесо

4

Существуют конструкции радиального вентилятора с левым и пра-

вым направлением вращения рабочего колеса.

 

Привод рабочего

колеса может осуществляться непосредственно от вала электродвига-

теля либо через клиноременную передачу.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Осевой вентилятор (рис. 1.2) представляет собой расположенное

С

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в цилиндрическом корпусе 2 лопаточное рабочее колесо 1, при вра-

щении которого поступающий через входной патрубок воздух под

действ ем лопаток перемещается между ними в осевом направлении.

Давлен е

к нет

ческая энергия потока при этом увеличиваются.

2Рис– корпус; 3 электро-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

. 1.2. Осевой

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

б

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вент

лятор:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 – рабочее колесо;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

двигатель; 4 – стан

на

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Д

В диаметральном вентиляторе (рис. 1.3) перемещение воздуха

происходит в плоскостиА, перпендикулярной оси вращения рабочего

колеса 2.

Рабочее колесо барабанного типа с загнутыми вперед ло-

патками. Корпус вентилятора напоминает корпус радиального венти-

лятора.

 

 

 

 

 

И

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1.3. Диаметральный

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вентилятор:

1– входной патрубок;

2 – рабочее колесо;

3 выходной диффузор

5

1.1. Работа вентиляторов в системах вентиляции

Вентиляторы применяются в системах вытяжной и приточной вентиляции с механическим побуждением воздуха. На рис. 1.4 показана типичная схема компоновки промышленной системы приточной вентиляции. Воздух из атмосферы поступает через воздухозаборное уст-

ройство 1, очищается от пыли в воздушном фильтре 2, затем подогре-

вается в поверхностном воздухонагревателе (калорифере) 3. Перепу-

скной клапан 7 предназначен для перепуска части воздуха для регу-

лирован я температуры. После калорифера воздух по воздуховоду 4

помещение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

поступает на вход вент

лятора 5 и затем по воздуховодам 4 подается

Св обслуж ваемое

 

через воздухораспределительные уст-

ройства 6.

 

 

б

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

1

2

3

7

4

 

5

 

4

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1.4. Схема приточной системы вентиляции

 

 

 

 

 

 

Д

Вытяжная система вентиляции (рис. 1.5) предназначена для удале-

ния из производственныхАпомещений загрязненного воздуха. Загряз-

ненный вредными примесями воздух забирается из помещения через

воздухоприемные устройства 4 и по воздуховоду 3 поступает к вход-

ному патрубку вентилятора 2, затем подается в устройство очистки 1,

 

 

 

 

 

 

И

где происходит очистка воздуха от механических примесей. Очищен-

ный от механических примесей воздух удаляется в атмосферу.

 

1

 

2

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

4

Рис. 1.5. Схема вытяжной системы вентиляции

6

1.2. Основные параметры, характеризующие работу системы вентиляции

Под действием вентилятора в трубопроводе создается воздушный

С

 

2

поток. Важными параметрами воздушного потока являются его ско-

рость, давление, плотность, массовый и объемный расходы воздуха.

Расходы воздуха объемный Q,

м3/с, и массовый m, кг/с, связаны

между собой следующ м образом:

 

ние

m Fc ,

 

Q Fc;

где F – площадь поперечного сечения трубы, м ;

с – скорость воздушного потока в заданном сечении, м/с; ρ – плотностьбвоздуха, кг/м3.

Давлен е. Разл чают статическое, динамическое и полное давле- в воздушном потоке.

Стат ческ м давлен ем РСТ, Па, принято называть давление частиц движущегося воздуха друг на друга и на стенки трубопровода. Статическое давление отражает потенциальную энергию воздушного потока в том сечении тру ы, в котором оно измерено.

Динамическое давление воздушного потока Р ИН, Па, характеризу-

ет его кинетическую энергию в сечении трубы, где оно измерено:

Д

 

c2

АP .

ДИН

2

Полное давление воздушного потока определяет всю его энергию и равно сумме статического и динамического давлений, измеренных в одном и том же сечении трубы, Па:

Р = РСТ + РДИН.

На практике давления газообразных сред могут измеряться относи-

тельно двух различных уровней (рис. 1.6):

уровня абсолютного вакуума

(абсолютногоИнуля давления)

идеализированного состояния среды в замкнутом пространстве, из

которого удалены все молекулы и атомы вещества среды;

уровня

атмосферного

(барометрического) давления

(ГОСТ 8.271 77).

 

 

7

Р

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РИ1

РД = РИ1 – РИ2 = РА1 – РА2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РА

 

 

 

 

 

 

С

 

рА2

 

 

 

РИ2

 

 

 

 

Атмосферное давление

 

 

 

 

РВ

 

 

 

 

РА3

 

 

 

 

Абсолютный

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

вакуум

 

 

 

 

 

 

 

 

Р с. 1.6. Виды измеряемых давлений

 

 

и

называют давлением

Давлен е,

змеряемое относительно вакуума,

абсолютным РА. Барометрическое давление РБ это абсолютное дав-

ление земной атмосферы. Оно зависит от конкретных условий изме-

рения: температурыбвоздуха и высоты над уровнем моря. Давление,

которое больше или меньше атмосферного, но измеряется относи-

тельно атмосферного, называют соответственно избыточным РИ или

давлением

разрежения,

вакуумметрическим

 

РВ.

Очевидно,

что РА = = РБ + РИ

или Р = РБ – РВ. Разность давлений сред в двух

 

 

 

А

 

 

различных процессах или двух точках одного процесса, причем таких,

что ни одно из давлений не является атмосферным, называют диффе-

ренциальным давлением РД.

Д

через высоту столба жидкости, уравновешивающегоИизмеряемое давление в конкретном физическом процессе: в единицах водяного столба при 4 °С (мм вод. ст. или м вод. ст.) или ртутного столба при 0 °С (мм рт. ст. или Торр) и нормальном ускорении свободного падения;

через единицы силы и площади.

В Международной системе единиц (СИ) единицей силы является ньютон (Н), а единицей площади метр квадратный (м2). Отсюда определяются единица давления паскаль (1Па = 1 Н/м2) и ее производ-

8

ные, например килопаскаль (1 кПа = 103 Па), мегапаскаль

(1 МПа = = 103 кПа = 106 Па).

Наряду с системой СИ в области измерения давления продолжают использоваться единицы и других, более ранних систем, а также вне-

системные единицы.

МГКССиспользуется обозначение «ати».

В технической системе единиц МКГСС (метр, килограмм-сила, секунда) сила измеряется в килограммах силы (1 кгс ≈ 9,8 Н). Единицы

давлен я в кгс/м2 и кгс/см2; единица кгс/см2 получила название техн ческой, ли метрической атмосферы (атм.). В случае измерен я збыточного давления в единицах технической атмосферы

оотношен я между различными единицами измерения давления далее.

1 ньютон на квадратный метр (Н/м2, N/м2) = 1Па (Па 103 = 1кПа, Па 106 = 1МПа).

1

к лограмм-с ла на квадратный сантиметр (кгс/см2, kgf/cm2, атм.,

приведены

atm) = 98 066,5 Па.

1

м лл метр водяного стол а (мм вод. ст., mm H2O, mm WS) =

= 9,80665 Па.

 

б

1 миллиметр ртутного стол а (мм рт. ст., mm Hg, torr) = 133,322 Па.

1 физическая атмосфера (физ. атм.) = 760 мм рт. ст. = 101 325 Па.

1 бар = 100 000 Па.

 

 

 

Плотность воздуха есть масса единицы объема воздуха. По урав-

нению Клайперона, плотностьАсухого воздуха при температуре 20 ºС

 

P

 

101325

1,2 кг/м3 ,

 

 

 

 

 

RT

287,06 293

 

где R – газовая постоянная, равная

для воздуха 287,06

/(кг К);

 

 

 

Дж

T – температура по шкале Кельвина.

 

 

Уравнение Бернулли. Большое значениеИдля понимания процессов течения воздуха по элементам вентилятора имеет уравнение Бернулли. По условию неразрывности воздушного потока расход воздуха постоянен для любого сечения трубы. Для сечений 1, 2 и 3 (рис. 1.7) это условие можно записать так:

M1 M2 M3 ;

F1c1 1 F2c2 2 F3c3 3 .

9

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1.7. Схема к анализу

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

с1

 

 

 

 

 

 

 

 

с 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С

 

 

 

 

 

 

 

с 3

 

 

 

движения потока воздуха

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в трубе

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р1

Р1,2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р1,3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ческиQ1

= Q2

= Q3.

 

 

 

При зменен

 

 

 

 

 

давления воздуха в пределах до 5000 Па плотность

его остается практ

 

 

 

 

 

 

постоянной. В связи с этим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F1c1 F2c2

 

F3c3 ;

 

 

 

 

 

 

 

б

 

 

 

 

Изменен е давлен я воздушного потока по длине трубы подчиня-

ется закону Бернулли. Для сечений 1, 2 (см. рис. 1.7) можно написать

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

c2

/ 2 P

c2 / 2 P ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СТ

1

 

СТ 2

 

 

2

1,2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P P P

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

2

 

1,2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Д

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P P

P

 

c2 / 2,

 

 

(1.1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

1,2

СТ 2

 

2

 

 

где Р1,2 – потери давления, вызванные сопротивлением потока о

стенки трубы на участке между сечениями 1 и 2.

 

 

Анализ

 

последних

уравнений показывает,

что с

уменьшением

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

И

площади поперечного сечения трубы скорость воздуха увеличится, но

объемный расход останется неизменным. С увеличением скорости с

возрастет

 

динамическое

давление

потока.

ля

того чтобы

равенство (1.1) выполнялось, статическое давление должно упасть ровно настолько, насколько увеличится динамическое давление.

При увеличении площади сечения потока динамическое давление упадет, а статическое ровно настолько же увеличится. Полное же давление в сечении остается неизменным.

10

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]